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Datos sobre el hafnio

Hafnio es un elemento químico o metal de transición blanco plateado del grupo 4 (IVB) de la tabla periódica con el símbolo Hf y número atómico 72. Se utiliza para fabricar barras de control en plantas de energía nuclear debido a su absorción de neutrones.

El metal permanece sin descubrir hasta 1923. El físico holandés Dirk Coster y el químico húngaro George Charles von Hevesy descubrieron por primera vez el hafnio en el mineral de circonio zircón en 1923.

Niels Bohr aconsejó convincentemente a Coster y Hevesy que buscaran el elemento con el número atómico 72. En honor a Bohr, el elemento hafnio recibió su nombre de su Copenhague natal, cuyo antiguo nombre era Hafnia.

Propiedades del hafnio

El hafnio elemental se obtuvo por reducción de sodio de su mineral. Se separó del circonio por cristalización repetida. El metal puro se fabricó en 1925 disolviendo tetrayoduro de hafnio sobre un alambre de tungsteno caliente.

Es un metal duro blanco plateado de alto punto de fusión que es bastante electropositivo. El número de oxidación o estado más común y estable del metal es +4. En estados de oxidación más bajos, es altamente reductor por naturaleza, reduciendo las moléculas de agua. Por lo tanto, no tiene química acuosa en estados de oxidación más bajos.

Propiedades del hafnio
número atómico	72
electrón por escala	2, 8, 18, 32, 10, 2
Configuración electrónica	[Xe] 4f14 5d2 6s2
Bloquear	bloque d
Período de tiempo	periodo 6
Grupo	grupo 4
Peso atomico	178,486
Punto de fusion	2506K (2233°C, 4051°F)
Punto de ebullición	4876K (4603°C, 8317°F)
estructura cristalina	empaquetado hexagonal (hcp)
Espesor	13,31 g/cm23
Capacidad calorífica molar	25,73 J mol−1k−1
Resistencia eléctrica	331 nΩ·m
Radio atómico	159 horas
Radio covalente	175 ± 22 horas
Propiedades químicas
número de oxidación	+4
electronegatividad	Escala de Pauling: 1.3"
Energía de ionización (kJ/mol)	1º	2do	3ro
	658.5	1440	2250

¿Dónde se encuentra el hafnio?

El metal no fue descubierto hasta 1923. Después de 130 años, el metal fue descubierto en el mineral de circonio circón. Ocurre mucho más bajo en la naturaleza, alrededor de 2,8 ppm.

isótopos

El hafnio contiene 34 isótopos con una masa atómica de 153 a 186. Los diferentes tipos de isótopos radiactivos del metal se obtienen mediante una reacción nuclear. La vida media de los isótopos radiactivos es muy pequeña, alrededor de 400 milisegundos.

Separación de circonio y hafnio

Zircon contiene alrededor de 0,5 a 2 por ciento de hafnio. Ambos metales tienen los mismos radios atómicos e iónicos. Su relación de carga por haz también es la misma.

La química de estos dos metales de transición es muy similar. Por lo tanto, no se pueden derivar métodos químicos simples para su separación o extracción individual. La esperanza radica en algunas diferencias menores en la solubilidad de sus compuestos.

Cristalización fraccionada de doble fluoruro.

Las solubilidades de (NH₄)₂[ZrF₆] y (NH₄)[HfF₆] en agua son 0,611 y 0,891 mol/litro a 0°C. Por lo tanto, es posible separar estos dos compuestos por cristalización repetida.

Elución del tetracloruro de metal

La solución de metanol anhidro de tetracloruro se pasa a través de una columna de gel de sílice. A continuación, los cloruros fijados se eluyeron primero con ácido clorhídrico 2 N en metanol. Elimina el cloruro de circonio. Finalmente, se eluye con ácido sulfúrico 7N que elimina el hafnio.

Ingredientes químicos

El grupo 4 contiene los metales de transición como el titanio, el circonio y el hafnio. En el pasado, Th puede sustituirse por Hf. Pero ahora el torio pasa a los elementos del bloque f con actínidos.

Todos los elementos poseen ad²s² configuración electrónica fuera del núcleo de gas noble. El número de oxidación estable y más común de estos metales es +4. Los estados de oxidación inferiores se vuelven cada vez más inestables con el aumento del número atómico. El circonio (0) y el hafnio (0) se conocen principalmente en compuestos organometálicos.

La química o propiedades químicas del circonio y el hafnio son muy similares. En general, forma una red cristalina hexagonal densamente empaquetada.

Debido a las impurezas de circonio, las propiedades del hafnio están muy influenciadas por el átomo de circonio. El tamaño de Zr y Hf es muy similar debido a la construcción de tipo lantánido en el átomo de Hafnio.

óxido de hafnio

El dióxido HfO₂ es un sólido de alto punto de fusión (pf – 2900 °C). Es insoluble en agua o ácido diluido frío, excepto HF. El óxido reacciona lentamente con el ácido cuando se calienta durante mucho tiempo.

No se conoce ningún hidróxido definitivo de los elementos del grupo 4. Los hidróxidos son óxidos fácilmente hidratados. La acidez de los óxidos hidratados cae en el orden Ti > Zr > Hf.

haluros de hafnio

Los tetrahaluros de Ti, Zr y Hf se forman por enlace covalente con halógenos. Son de naturaleza no electrolítica y solubles en disolventes orgánicos. En estado de vapor, estos son monoméricos y tetraédricos. El grado de hidrólisis disminuye de Ti a Hf.

TiX₄ Los compuestos se hidrolizan a TiO. dar₂ en agua. Los compuestos ZrX₄ y HfX₄ dar ZrX₂O y HfX₂Ah en el agua.

Uso de hafnio

• El hafnio absorbe bien los neutrones y se usa para fabricar barras de control en reactores nucleares.
• A veces se utiliza en el filamento de lámparas incandescentes y tubos catódicos.
• Debido al punto de fusión muy alto, los metales de hafnio se utilizan en sopletes de soldadura por plasma. También se utiliza en rectificadores.
• El metal está aleado con otros metales como hierro, titanio, niobio y tantalio. El metal aleado se utiliza para la producción de toberas de cohetes líquidos.
• Se utiliza como depurador en la industria siderúrgica debido a su buena afinidad con el oxígeno y el nitrógeno. Por lo tanto, elimina el oxígeno y el nitrógeno disueltos.
• El catalizador químico de hafnio se utiliza en la reacción de polimerización de compuestos orgánicos.